电路时域形式美的最高法则转为角度制法则

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-11-15 11:15 标签： 时域电路
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一阶RC电路时域分析和频域分析的对比
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文档介绍：
第五章角度调制与解调电路1第五章角度调制与解调电路教学要求:1.掌握调频、调相信号的特点(时域、频域和功率)及它们之间的区别;2.掌握变容管直接调频电路的组成原理及其性能特点;3.掌握间接调频电路的工作原理,了解变容管间接调频电路的组成原理;4.掌握斜率鉴频器,相位鉴频器、脉冲计数式鉴频器的工作原理,熟悉相位鉴频器的性能特点;5.本章5.4节根据教学需要作为扩充内容。第五章角度调制与解调电路2教学内容:角度调制及解调电路属于频谱非线性变换电路,它们的实现方法与上一章讨论的频谱搬移电路有所不同。§5.1角度调制信号的基本特性5.1.1调频信号和调相信号频率调制和相位调制是广泛应用的两种基本调制方式。其中,频率调制简称调频(FM),它是使载波信号按调制信号规律变化的一种调制方式;相位调制简称调相(PM),它是使载波信号的相位按调制信号规律变化的一种调制方式。两种调制方式都表现为载波信号的瞬时相位受到调变,故统称为角度调制,简称调角。载波信号v=Vmcosφ(t)在矢量式中,Vm是矢量的长度,φ(t)是矢量转动的瞬时角度作为调幅信号,相应的矢量长度是在Vm0上叠加按调制信号规律变化,而矢量的转动角速度(角频率)为恒值ωc,即Vm=Vm0+kavΩ(t)、000)(??????????ttdttctc式中,ka为比例常数,φ0为起始相角,vΩ(t)为调制信号电压;因而相应的调幅信号表示式为??)cos()()(00??????ttvkVtvcam作为调相信号,相应的矢量长度为恒值Vm,而矢量的瞬时相角在参考值ωct上叠加按调制信号规律变化的附加相角)()(tvktp????,即00)()()(??????????????式中,kp为比例常数;因而相应的调相信号表示式为])(cos[)(0??????tvktVtvpcm而它的瞬时角频率即φ(t)的时间导数值为)()()()(tdttdvkdttdtcpc????????????可见,在调相信号中,叠加在ωct(角度)上的附加值相角按调制信号规律变化,而叠加在ωc(频率)上的瞬时角频率△ω(t)则按调制信号的时间导数值规律变化。作为调频信号,相应的矢量长度为恒值Vm,而矢量的转动角速度在载波角频率ωc上叠加按调制信号规律变化的瞬时角频率)()(tvktf????,即)()()(??????????式中,kf为比例常数,因而,它的总瞬时相角为00000)()()()(????????????????????ttdttvktdtttcttfc则调频信号的一般表示式为?????tfcmdttvktVtv00])(cos[)(??可见,在调频信号中,叠加在ωc上的瞬时角频率按调制信号规律变化,而叠加在ωct上的瞬时相角则按调制信号的时间积分值规律变化。表中黑体字是三种已调信号的一般定义。第五章角度调制与解调电路3由表可见,无论是调频信号还是调相信号,它们的ω(t)和φ(t)都同时受到调变,其区别仅在于按调制信号规律线性变化的物理量不同,这个物理量在调相信号中是△φ(t),在调频信号中是△ω(t)。由于ω(t)和φ(t)之间的确定关系,由此,两种已调信号又是相互联系的。一个调频信号可看成为△φ(t)按调制信号的时间积分值规律变化的调相信号;一个调相信号可看成为△ω(t)按调制信号的时间导数值规律变化的调频信号。以单音调制为例〔vΩ(t)=VΩmcosΩt〕,对于调频信号而言FfVkVkftMtVtvtMttVkttttVktmmmfmfmmfcmfcmfcmcmfc?????????????????????????????????????????????????f000M2)sincos()(sinsin)(coscos)(式中,通常将△ωm称为最大角频偏,其值与调制信号振幅VΩm成正比;Mf称为调频指数,其值与VΩm成正比,而与Ω成反比,且其值可大于1。(图5-1-1)对于调相信号而言?????????????????????????????p000M)coscos()(sinsin)(coscos)(mpmmpppcmmcpcpcmpcVkVkMtMtVtvttMttMttVktt????????????式中,其中Mp和△ωm分别称为调相指数和最大角频偏,前者与VΩm成正比,后者与VΩm和Ω的乘积成正比。(图5-1-2)两种调制的比较表:第五章角度调制与解调电路4必须强调指出,单音调制时,两种已调波均有含义截然不同的三个频率参数:载波角频率ωc表示瞬时角频率变化的平均值;调制角频率Ω表示瞬时角频率变化的快慢程度;最大角频偏△ωm表示瞬时角频率偏离ωc的最大值。5.1.2调角信号的频谱如前所述,单音调制时,两种信号中的Δφ(t)均为间谐波,因而它们的频谱结构是类似的。对于单音调频信号,将它写成指数函数:][)sincos()()(sin00???????????tjtjMemfcmcfeeRVtMtVtv式中,Re[x(t)]表示函数x(t)的实部。tjMe?sin是Ω的周期性函数,对它进行傅里叶级数展开(式5-1-23)可知:单音调制信号的频谱不是调制信号频谱的不失真搬移,而是由载波分量和无数对边频分量所组成的。5.1.3调角信号的频谱宽度既然调角信号的频谱包含无限多对边频分量,它的频谱宽度就应无限大;不过,实际上当M一定时,随着级数的增加,信号将减小;特别当是n&M时,其值将随着n的增加而迅速下降。在实际上按通信系统的要求,可用卡森公式BWCR=2(M+1)F估算。因此,实际选取的频谱宽度为200kHz,为上述计算结果的折衷值。5.1.4小结调频和调相是两种Vm恒定的已调信号,它们的平均功率Pav取决于Vm,而与Mf(或Mp)无关。正由于这些特点,在构成发射机时可以利用高效率的丙类谐振放大器将它放大到所需的功率,而在接收这些已调信号时将呈现出很强的抗干扰能力。调频和调相均是由无限的频谱分量组成的已调信号,它不像振幅调制信号那样,具有确定的频谱宽度。工程上,都是根据要求规定一个准则。调频和调相均为频谱非线性变换的已调信号,因此,理论上,它们的调制解调电路都不能采用相乘器和相应的滤波器所组成的电路模型来实现,而必须根据它们的固有特点,提出相应的方案。不过,工程上,在作某些近似后,相乘器仍可作为构成电路的主要器件。§5.2调频电路调频有两种方法,分别称为直接调频和间接调频。5.2.1调频电路概述一、直接调频和间接调频1.直接调频调频信号的基本特点是它的瞬时频率按调制信号规律变化。用调制信号直接控制振荡器的振荡频率,使其不失真地反映调制信号的变化规律,称为直接调频法。第五章角度调制与解调电路52.间接调频将调制信号进行积分,用其值进行调相,便得到所需的调频信号,称为间接调频法。图中,由正弦波振荡器产生频率为ωc的载波电压Vmcosωct,这个电压通过调相器后引入附加相移φ(ωc),即vO(t)=Vmcos〔ωct+φ(ωc)〕。若这个附加相移受到vΩ(t)的积分值????????tdttvk01)(的控制,且控制特性为线性,则输1
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